Descripcion de La Direccion Del Tractor Agricola

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA AGRÍCOLA

SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO

Tarea: Sistema de Control de Piloto Automático PROFESOR: Eugenio Romantchik K. Presentan:

Hernández Escudero Erikson Martínez Villanueva Emanuel 6° “1” Chapingo, Edo de Mex. 1 abril de 2014

1. INTRODUCCION: Actualmente, la reducción de los costos de producción y el ahorro de tiempo para preparar el suelo agrícola es una de las demandas de mayor importancia en el campo mexicano. La introducción de los sistemas de pilotos automáticos, junto con los GPS y señal RTK, utilizados en la agricultura de precisión en México permiten mejorar y automatizar todas las operaciones agrícolas que habitualmente se practican. Un piloto automático es un sistema mecánico, eléctrico, e hidráulico que se utiliza para guiar un tractor con la menor intervención de un ser humano o sin la existencia del operador en el tractor, el cual proporciona las coordenadas donde se encuentra el vehículo (tractor). Se ha argumentado que las prácticas con los sistemas Autopilot conducen a un mejor aprovechamiento de terrenos agrícolas, uso de los recursos naturales de forma razonable y consecuentemente se reducen las emisiones de contaminantes al medio ambiente.

2. DESCRIPCION DE LA DIRECCION DEL TRACTOR AGRICOLA. La dirección está constituida por el conjunto de elementos que tienen por misión conseguir que el tractor siga el camino deseado por el tractorista. Los tractores usan direcciones mecánicas, en las que la que la fuerza necesaria para girar las ruedas directrices del tractor proviene íntegramente del esfuerzo del usuario, direcciones asistidas, en las que el usuario es ayudado en su esfuerzo por la acción de un pistón de doble efecto, que recibe aceite a presión de una bomba hidrostática, y direcciones hidráulicas en las que el tractorista al mover el volante actúa sobre válvulas que hacen que el aceite a presión, que envía una bomba hidrostática, llegue a un pistón que mueve la dirección. 

Dirección mecánica.

Está compuesta por un volante de dirección sujeto a la denominada columna de dirección, que es un eje que transmite el movimiento desde el volante hasta la caja de dirección. En la caja de dirección hay diferentes tipos de mecanismos que transmiten el movimiento de giro del volante al denominado brazo de dirección el cual va

unido a la barra de dirección. Desde ésta la acción se transmite mediante palancas y barras a las ruedas directrices.

Componentes de la dirección mecánica del tractor agrícola.

Una de las barras, denominada barra transversal, puede variar su longitud para poder modificar el ancho de vía, y lleva en un extremo un sistema que permite hacer la regulación de la convergencia de las ruedas.

Las uniones móviles de barras y palancas se efectúan mediante rótulas, constituidas por una carcasa en cuyo interior se aloja una bola solidaria con un eje roscado.

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Dirección asistida.

Está constituida además de los elementos anteriormente expuestos por un cilindro de doble efecto, que se apoya por uno de sus extremos en el bastidor del tractor, y por el otro en las palancas de accionamiento. La columna de dirección además de la caja de dirección acciona las válvulas de distribución. Rotula.

Funcionamiento de la dirección

de la hidrostática dirección asistida. Cuando está el motorComponentes parado, la bomba no manda aceite a presión, pero la dirección se puede accionar manualmente con bastante esfuerzo.

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Dirección hidráulica.

Está formada por una bomba hidrostática, válvulas que se sitúan en la columna de dirección y un pistón de doble efecto unido al brazo de dirección.

Componentes de la dirección hidráulica.

Al accionar el volante de dirección, la columna actúa sobre las válvulas haciendo que éstas permiten el paso de aceite a una u otra cara del pistón, haciéndole entrar o salir, con lo que se produce el giro de las ruedas directrices. Al dejar de mover el volante las válvulas se ponen en posición neutra, con lo que el aceite enviado por la bomba regresa a ésta sin actuar sobre el pistón. Cuando el motor está parado, no se puede moverla dirección.

Dirección hidráulica.

Actualmente, tanto la dirección mecánica como asistida ha sido desplazada por la dirección hidráulica, por lo que la totalidad de los vehículos de hoy en día utilizan este sistema de dirección. ELEMENTOS DE LA DIRECCION HIDRAULICA. El circuito básico de un sistema de dirección hidráulica se compone de un deposito, bomba, distribuidor o unidad de dirección, y cilindro; el elemento distribuidor es extremadamente complejo y consigue enviar al cilindro un volumen de aceite proporcional al ángulo girado por el volante. 

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válvula de dirección:

Está situada en el interior del cuerpo central de la servodirección, dicha válvula está formada por una caja

de

válvulas, en cuyo interior

se desplaza una corredera movida por el árbol de la dirección. La válvula canaliza según la maniobra realizada en el volante, el aceite a presión hacia uno u otro lado del embolo de doble efecto.

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Bomba de presión.

Válvula de dirección.

Suele ser de engranajes. El rotor del motor eléctrico está unido mecánicamente a uno de los dos engranajes que forman la bomba, ésta aspira el aceite directamente del depósito y lo impele hacia la unidad de mando hidráulico a través de la tubería de presión. Unidad de dirección Orbitol.

Centro abierto sin reacción.

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Centro abierto con reacción.

Válvula limitadora.

Situada en la misma bomba, limita la presión del circuito a unos 90 bar aproximadamente, evitando de esta forma los daños que podría ocasionar un exceso de presión.

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Cilindro de trabajo.

Cabe destacar que es de doble efecto, ya que tiene dos cámaras de presión, una a cada lado del pistón. El aceite a presión llega a una u otra cámara en función de la posición que adopta la unidad hidráulica.

FUNCIONAMIENTO: El funcionamiento de la dirección hidráulica parte de la absorción de líquido por parte de la bomba desde el depósito y a través del regulador de caudal incorporado en la bomba, lo envía a la válvula distribuidora o de dirección, que es accionada por el volante a través del árbol de la dirección en cuyo extremo se encuentra el piñón que transmite el movimiento a la cremallera. Cuando la dirección está en posición de línea recta, la válvula distribuidora permite el paso de líquido por (C) y por (D) de forma que la presión es igual en ambas cámaras (a) y (b), por tanto, en esta situación no existe asistencia. Al accionar el volante en cualquier sentido, por ejemplo un giro a la derecha, la válvula distribuidora proporciona alimentación por (C) a la cámara (a) y a su vez conecta la otra cámara (b) con el depósito a través de la canalización (B). De esta forma, la presión en la cámara (a) es mayor que la existente en la cámara (b), y por tanto, la cremallera es asistida en su movimiento hacia la derecha.

Funcionamiento dirección hidráulica.

3. SISTEMA DE CONTROL DE PILOTO AUTOMÁTICO El piloto automático es un sistema mecánico, eléctrico o hidráulico que se utiliza para guiar un vehículo con la menos intervención o ausencia de un operador en la máquina, el cual proporciona coordenadas de la ubicación del vehículo, en este caso el tractor. 3.1 ELEMENTOS En las siguientes imágenes se muestran los principales componentes del sistema Autopilot.

3.1.1 VÁLVULA DE CONTROL HIDRÁULICO La válvula electromecánica está diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un ducto (tubería). El funcionamiento de la válvula es controlado por una corriente eléctrica de una bobina solenoidal. Una electroválvula tiene dos partes fundamentales: el solenoide y la válvula; el solenoide convierte la energía eléctrica en energía mecánica para hacer actuar a la válvula. La válvula electrohidráulica se encarga de garantizar la presión de aceite que demanda el sistema hidráulico de la dirección del tractor. Cuando la presión en el sistema hidráulico es superior a la de referencia, se activan los electroimanes en la válvula y el aceite mueve la corredera pequeña (4), que al deslizarse deja pasar el

aceite hacia la corredera de mayor tamaño (5) a la que empuja, y deja pasar el aceite hacia el cilindro motor (puertos A y B) y bloque el puerto T(que viene del depósito de aceite hidráulico) y abre el puerto P para la presión del aceite dentro de la válvula. Cuando el tractor necesita mayor presión (28-32 MPa) utiliza el puerto externo Y, y si necesita presión mínima (0.81-1.0 MPa) utiliza el puerto externo X.

3.1.2 POWERD BEYOND Se conoce como válvula de alta presión de arrastre (HPCO) y es una instalación en un móvil de válvula hidráulica de control direccional que permite el control de aceite en un sistema hidráulico, cuando la galería de presión es aislada de la galería de depósito. Estas válvulas se encargan de bloquear la perforación entre las galerías de presión y el tanque dentro de la válvula. Estas válvulas trabajan con una presión de 50 MPa.

3.1.3

VÁLVULA

DE

CONTRABALANCE La válvula de contra balance se utiliza cuando se quiere tener controlada la velocidad de un actuador, cada vez que la carga tiende a impulsarlo en el mismo sentido. Esta válvula puede funcionar como: una válvula de retención unidireccional (“válvula check”) o una válvula que en ocasiones está cerrada o abierta. El aceite hidráulico pasa a la válvula contrabalnce y mueve un cilindro hidráulico en el mismo sentido que la acción gravitatoria de la carga, produce también un movimiento acelerado en los cilindros.

3.1.4 SENSOR DE ÁNGULO DE DIRECCIÓN

Este dispositivo mide continuamente el ángulo de giro de una de las ruedas delanteras del tractor y la velocidad de rotación de la misma, durante la conducción del tractor. Este sensor mide los ángulos entre ejes (X,Y,Z) y para ello utiliza tres acelerómetros o tres giroscopios, así como un barómetro y señal GPS. El sensor de salida con todos los datos calibrados en la IMU (Unidad de Medición de Inercia), calcula la orientación por medio del filtro de Kalman integrado en el sensor de ángulo de dirección. La integración de la información del GPS en el filtro de Kalman, le permite al sensor dar los datos de orientación, inclinación y la velocidad del tractor. Este sensor se activa cuando el tractor se sale de la trayectoria definido previamente, y envía una señal eléctrica con suficiente tiempo (en milésimas de segundo) al sistema para mantener el vehículo en su trayectoria deseada.

3.1.5 ANTENA GPS Y RTK Es un dispositivo que está equipado con una base magnética y su principal función es de recibir señales de los satélites que se encuentran en el espacio, principalmente trabaja con 16 satélites de la constelación NAVISTAR y GLONASS en las bandas L1 y L2. El sistema RTK es un dispositivo de navegación por satélite de multifrecuencia y multicanales, que transmite y recibe señales de corrección de alta precisión al receptor que se encuentra a no más de 15 kilómetros en un vehículo o estación base. El sistema RTK permite trabajar con precisión de +/- 2.5 cm y poder regresar a la misma línea todo el tiempo, permite sembrar, trasplantar, surcar, cultivar con gran precisión.

3.1.6 NAVEGADOR O NAVCONTROLLER II Utiliza los datos del GPS, de la corrección diferencial RTK y y de los sensores internos (tres giroscopios y tres acelerómetros) en el equipo, enviando instrucciones precisas para que el sistema de control de dirección corrija continuamente las operaciones de alabeo, cabeceo y guiñada, para corregir las coordenadas de inclinación del tractor. La información de los sensores internos es usada en 50 veces por segundo para corregir la información del GPS en terrenos inclinados. El controlador recibe la información de los GPS y de la señal RTK para procesarla y mandar una señal eléctrica a la válvula electrohidráulica. El controlador también recibe la señal en forma eléctrica del sensor de ángulo de dirección, para corregir la dirección del tractor, cuando éste no se encuentra en la trayectoria correcta. Otra información que recibe el controlador proviene del modulador (pantalla FmX) para modificar los parámetros de los implementos de trabajos.

3.1.7 PANTALLA FmX Es una pantalla táctil la cual tiene un radio integrado para conexión de GLONASS y RTK, que incluye opciones para incorporar señales GNSS y corrección direccional RTK. La pantalla tiene funciones programadas que le permiten al agricultor realizar diferentes patrones de trabajo en el campo, como son: líneas

paralelas, pivote central, curvas, área de mapeo, plantación, nivelación por GPS, aplicación de dosis variable, entre otras.

3.1.8 KIT Es un conjunto de componentes de un aparato que tiene como finalidad el armado del mismo. 3.1.9 MANGUERAS HIDRÁULICAS DE ALTA PRESIÓN Estas mangueras son comúnmente llamadas de “dos alambres” porque generalmente tienen un refuerzo de dos trenzas de alambre de acero de alta tensión, cubierta de neopreno negro, soporta de -40°F a 212 °F. Estas mangueras transmiten el fluido (aceite hidráulico) alta presión.

3.1.10 ESTACIÓN BASE O MOVIL Envía las correcciones mediante un transmisor de radio de 24 canales L1/L2 al receptor ubicado en el tractor. La estación se compone de: receptor GPS, radio, antena RTK, antena GPS, trípode y accesorios. Para la instalación es necesario ubicarlo en un lugar despejado para que puede recibir las señales GPS y enviar las correcciones RTK.

3.2 FUNCIONAMIENTO Los sistemas de guiado semiautomático con actuador en el sistema hidráulico, se utilizan para realizar labores agrícolas de mayor precisión, como siembra, cosecha, acolchado, etc. Este sistema guiado se basa en la utilización de una válvula electrohidráulica que junto con la válvula de contrabalnce o válvula power beyond, actúan directamente sobre la dirección hidráulica del tractor para guiarlo sobre la trayectoria correcta. La forma de establecer la trayectoria para un sistema de guiado semiautomático con actuador de sistema hidráulico, se hace mediante lo que se conoce como línea AB. Este proceso consiste en definir un patrón de trabajo (línea rectas paralelas, líneas curvas o pivote central) y situar el tractor al comienzo de la primera pasada, donde se marca el punto A. el primer recorrido se hace de forma manual y cuando se llega al final de la parcela a trabajar se marca el punto B. Una vez hecho esto, se ingresa el ancho de trabajo y el sistema traza líneas paralelas a la original A-B, separadas con el ancho de trabajo que se ingresó en la pantalla. Para empezar el trabajo se programa el equipo y se guía manualmente el tractor hasta su posición próxima al inicio de la pasada y se entrega el control al sistema, pulsando la tecla correspondiente. Cuando el tractor se desvía de la dirección que debería seguir, el controlador envía señales de corrección a la electroválvula para que ésta actúe sobre el cilindro de la dirección del tractor, y de esta manera corregir las desviaciones. El operador no actúa sobre el volante de la dirección, a menos que el sistema de guiado necesite ser desactivado, por ejemplo para evitar un obstáculo o para operar el tractor en las cabeceras para colocarlo en la próxima franja de trabajo. Los sistemas de dirección automática en conjunto con la gestión integrada para giros o maniobras en cabecera permiten en la actualidad manejar un tractor sin la intervención manual del operador.

4. CONCLUSIONES Utilizando el piloto Automático el error es el mínimo y siempre constante, el maquinista tiene un mayor control sobre el implemento y otras variables. El uso de piloto automático es fundamental para aumentar la eficiencia en el manejo de los cultivos. Con los niveles de pérdida que normalmente se producen en campo podría estar pagando esta tecnología en pocas hectáreas. La obtención de datos ayuda al productor a ser más eficiente su campo. El operador puede hacer trabajos de precisión aun de noche con la misma velocidad, precisión y seguridad que de día, facilitándole el trabajo y ayudándole a aumentar el rendimiento de la maquinaria. Al poder trabajar con máxima precisión cada surco quedará a la misma distancia, alineados y perfectamente rectos por lo que se utiliza cada rincón de las parcelas. 5. BIBLIOGRAFÍA Sierra. Jacinto G. Elementos hidraulicos en los tractores y maquinas agricolas. Ed. Mundi-Prensa Libros. 1998. 256 pág. Sistema agGPS Autopilot.2012.Folleto. Trimble Agriculture. 2012. Folleto. Hidráulica John Deere.1998. Fundamentos de servicios. Valtra, fábrica Brasil, 1993. Hidráulica Línea Media y Pesada. Escuela Agromecánica de Caacupé, Programa Hidráulica Aplicada, p. 1-40. http://www.tecnocampo.com/website/precision/pdf/trimble_autopilot.pdf http://www.magrama.gob.es/ministerio/pags/biblioteca/revistas/pdf_Agrotec/Agrote c_2009_6_76_78.pdf http://www.billavista.com/Tech/Articles/Hydraulic_Steering_Bible/index.html http://www.interempresas.net/Agricola/FeriaVirtual/Producto-Sistemas-de-guiadopor-GPS-New-Holland-IntelliSteer-109572.html http://egps.ru/sites/default/files/prod_files/34/AGSN_APSupportedPlatforms_v43_2 6583%20-%20Public.pdf http://www.dickey-john.com/_media/1-1479.pdf http://www.claasagrosystems.com/uploads/tx_clagrocom/en_steering_systems_09. pdf

http://buleria.unileon.es/bitstream/handle/10612/1166/Rodriguez_Santiago_Montes 99.pdf?sequence=1 http://laserygps.com/Folletos/Folleto%20FMX%20en%20Espanol.pdf http://www.agrometius.nl/wp-content/uploads/2011/11/Autopilot_factsheet.pdf http://laserygps.com/Folletos/1150.pdf http://trl.trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document653412/AGSB_EZPilotPlatfor mSupport_7_30278_Public.pdf http://trl.trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document653412/AGSB_EZPilotPlatfor mSupport_7_30278_Public.pdf http://bibliotecadeamag.wikispaces.com/file/view/SISTEMA%20HIDRAULICO %20DEL%20TRACTOR.pdf http://tdz.com/pdf/servodirecciones.pdf http://www.zf.com/sa/content/media/argentina/sachs/documents/pdf_catalogs/tech nical_libary/brochure_accionam_hidraul_emb.pdf http://www.boschrexroth.com/country_units/south_america/argentina/es/download/ brhm_Sistema_de_mando.pdf https://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2011/449/42166/1/Documento1.pdf